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技術 デバイス制御装置、デバイス制御方法及びプログラム

出願人 カシオ計算機株式会社
発明者 高木辰徳
出願日 2017年12月13日 (2年6ヶ月経過) 出願番号 2017-238616
公開日 2019年6月27日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2019-104087
状態 未査定
技術分野 玩具 マニプレータ 音声認識
主要キーワード 驚かす 落下状態 増減設 デバイス制御装置 操作圧 回転駆動制御 呼び掛け ペットロボット
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年6月27日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

ペットロボットなどの装置が周囲から与えられる外的刺激に対して処理の負担を軽減しつつ迅速な対応をとる。

解決手段

動作を行なうモータ用のモータ駆動部15及びLCD用表示駆動部16と、外部音声を入力するマイクロホン11と、マイクロホン11の出力をデータ化して出力するコーデック部12と、コーデック部12の出力する音声データに対応する動作内容指示信号を出力するシステムCPU13と、システムCPU13が出力する指示信号に基づいてモータ駆動部15による各モータの動作、表示駆動部16による表示内容を制御するデバイス用CPU14とを備え、コーデック部12が出力する音声データでの音量値閾値を超える場合に、コーデック部12から直接出力される割込み信号に基づいて、デバイス用CPU14がモータ駆動部15による各モータの動作、表示駆動部16による表示内容を制御する。

概要

背景

ユーザに自発行動を促すようにロボットを制御するロボット制御装置が提案されている。(例えば、特許文献1)

概要

ペットロボットなどの装置が周囲から与えられる外的刺激に対して処理の負担を軽減しつつ迅速な対応をとる。動作を行なうモータ用のモータ駆動部15及びLCD用表示駆動部16と、外部音声を入力するマイクロホン11と、マイクロホン11の出力をデータ化して出力するコーデック部12と、コーデック部12の出力する音声データに対応する動作内容指示信号を出力するシステムCPU13と、システムCPU13が出力する指示信号に基づいてモータ駆動部15による各モータの動作、表示駆動部16による表示内容を制御するデバイス用CPU14とを備え、コーデック部12が出力する音声データでの音量値閾値を超える場合に、コーデック部12から直接出力される割込み信号に基づいて、デバイス用CPU14がモータ駆動部15による各モータの動作、表示駆動部16による表示内容を制御する。

目的

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御装置であって、上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容指示信号を出力する第1の制御手段と、上記第1の制御手段が出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御手段と、を備え、上記第2の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、デバイス制御装置。

請求項2

上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合に、上記割込み信号を発生する変換手段を備え、上記第2の制御手段は、上記変換手段から出力される上記割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、請求項1記載のデバイス制御装置。

請求項3

上記変換手段は、上記センサの検知出力データ化して出力し、上記第1の制御手段は、上記変換手段が出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する、請求項2記載のデバイス制御装置。

請求項4

上記第2の制御手段は、上記割込み信号の入力時直前に制御していた上記デバイスの動作内容に基づいて、上記割込み信号に対する動作の可否を判断する、請求項1乃至3いずれか記載のデバイス制御装置。

請求項5

上記第2の制御手段は、上記割込み信号の入力時直前に制御していた上記デバイスの動作内容に基づいて上記デバイスでの動作を制御した後、当該制御の内容を上記第1の制御手段に通知する、請求項1乃至4いずれか記載のデバイス制御装置。

請求項6

上記変換手段が上記割込み信号を出力する、センサデータに対する予め設定された条件は、任意に設定可能である、請求項2または3記載のデバイス制御装置。

請求項7

動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御方法であって、上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第1の制御工程と、上記第1の制御工程で出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御工程と、を有し、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御工程で出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、デバイス制御方法。

請求項8

動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第1の制御手段と、上記第1の制御手段で出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御手段と、して機能させ、上記第2の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、プログラム。

技術分野

0001

本発明は、例えばペットロボットなどの装置に好適なデバイス制御装置デバイス制御方法及びプログラムに関する。

背景技術

0002

ユーザに自発行動を促すようにロボットを制御するロボット制御装置が提案されている。(例えば、特許文献1)

先行技術

0003

特開2016−135530号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記特許文献に記載された技術を含め、近年一般に普及しつつあるペット用等のロボットにおいては、顔認識音声認識、空間認識などの周囲からの環境に対する認識処理に加えて、感情表現対話機能、移動や動作を伴う各種アクションなど、入力、処理、及び出力に関して取扱うデータ量が大幅に増えており、スタンドアローンで実行する場合は、CPUの負担がより一層大きくなる。また、CPU負荷を軽減するため、一部の機能の実現のために外部のネットワークを用いたクラウド処理を行なう場合は、通信処理を行なう必要があり、スタンドアローンの場合であっても、クラウド処理を併用する場合であっても、処理時間が増大するという課題がある。

0005

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ペットロボットなどの装置が周囲から与えられる外的刺激に対し、処理の負担を軽減しながら迅速な対応をとることを可能にすることにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の一態様は、動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御装置であって、上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容指示信号を出力する第1の制御手段と、上記第1の制御手段が出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御手段と、を備え、上記第2の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する。

発明の効果

0007

本発明によれば、ペットロボットなどの装置が周囲から与えられる外的刺激に対し、処理の負担を軽減しながら迅速な対応をとることが可能となる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の一実施形態に係るペットロボットの機能回路の構成の一部を抽出して示すブロック図。
同実施形態に係る音声入力に対応する全体の処理内容を示すフローチャート

実施例

0009

以下、本発明をペットロボット(装置)に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。

0010

図1は、本実施形態に係るペットロボット10の機能回路の構成の一部を抽出して示すブロック図である。当該ペットロボット10は、ユーザの呼び掛け命令、外部の音声等を外部刺激として、センサの1つであるマイクロホンで入力した後、音声認識処理により予め登録されている命令等を解析して、設定された各種動作を実行するものとする。

0011

同図において、ペットロボット10の例えば頭部に埋設されるマイクロホン11から入力される、周囲の音声とマイクロホン11自体の指向性に対応した音声信号が、コーデック部12においてデジタルデータ化され、所定の符号化フォーマットに従ってコード化された上で、システムCPU13に与えられる。

0012

また一方で、コーデック部12において所定のしきい値以上の音圧レベルとなる音声信号が入力された場合、コーデック部12は後述するデバイス用CPU14に対して、割込み信号を直接送出する。

0013

上記システムCPU13は、当該ペットロボット10におけるメインCPUとなるもので、ペットロボット10全体の制御、具体的にはコーデック部12からの音声データに対する上述した音声認識処理とその処理結果に対する予め設定された内容とにより、ペットロボット10がその時点で実行すべき動作を指示する指示信号を生成して、デバイス用CPU14へ出力する。

0014

デバイス用CPU14は、当該ペットロボット10におけるサブCPUとなるもので、システムCPU13から与えられる指示信号に基づいて、ペットロボット10で実際に動作する各デバイスの駆動制御、具体的にはモータ駆動部15を介して接続される多数のステッピングモータ(図示せず)に対する回転駆動制御、及び表示駆動部16を介して接続される液晶表示パネル(LCD)に対する表示駆動制御、さらに図示しないスピーカからの音声出力制御等を実行する。

0015

上記モータ駆動部15に駆動される多数のステッピングモータは、当該ペットロボット10の手足及び頸部の各関節の軸毎に設けられる。上記液晶表示パネルは、当該ペットロボット10の両目部分、及び例えば胸部ディスプレイ部に設けられる。

0016

本実施形態においては、コーデック部12とシステムCPU13とデバイス用CPU14からなるデバイス制御装置が、ステッピングモータやディスプレイ部等のデバイスを制御する。

0017

次に上記実施形態の動作について説明する。
図2は、ペットロボット10での音声入力に対応する全体の処理内容を示すフローチャートである。同処理は、主としてメインCPUであるシステムCPU13と、サブCPUであるデバイス用CPU14とにより連携して処理される。

0018

電源投入した起動当初に、まずシステムCPU13により、入力音声のしきい値となる音圧レベルLthを設定する(ステップS101)。

0019

このしきい値となる音圧レベルLthに関しては、予め用意している固定値であっても良いし、その時点でマイクロホン11により計測される周囲の音圧レベルに応じて、上記固定値を所定の係数を用いて増減設定するものとしても良い。

0020

その後、システムCPU13の制御の下にコーデック部12が、マイクロホン11から、予め設定された最低の音圧レベルでの入力音声があるか否かを判断することで、当該ペットロボット10に対する何らかの呼び掛け等があるか否かを判断する(ステップS102)。

0021

ここでマイクロホン11で得られる入力音声がなく、ペットロボット10に対する呼び掛け等がないと判断した場合(ステップS102のNo)、コーデック部12では引続きステップS102の処理を繰返し実行することで、ペットロボット10に対する何らかの呼び掛け等がなされるのを待機する。

0022

また上記ステップS102において、マイクロホン11で得られる入力音声があり、ペットロボット10に対する何らかの呼び掛け等があったと判断した場合(ステップS102のYes)、コーデック部12は入力された音声信号をデジタル化及びコード化すると共に、デジタル化した結果から音圧レベルを検出する(ステップS103)。

0023

コーデック部12は、検出した音圧レベルが、上記設定したしきい値Lthを超えているか否かを判断する(ステップS104)。

0024

検出した音圧レベルがしきい値Lthを超えていないと判断した場合(ステップS104のNo)、コーデック部12はコード化した音声データをそのままシステムCPU13へ送出する。

0025

システムCPU13では、コーデック部12から入力される音声データに対する音声認識処理を実行し、得た認識結果に基づき、動作プログラムに従って通常動作時に当該ペットロボット10がどのような動作を行なうべきかを判断した上で、その判断結果に応じた指示信号を生成してデバイス用CPU14へ送出する。

0026

指示信号を受けたデバイス用CPU14は、受けた指示信号の内容に従って、モータ駆動部15により各ステッピングモータを回転駆動させたり、表示駆動部16により指示された表示内容で液晶表示パネルを表示駆動させたりする。

0027

以上、コーデック部12がコード化した音声データに対応した、システムCPU13及びデバイス用CPU14による通常動作時の処理制御が実行された後(ステップS105)、再び次の音声入力に備えて、上記ステップS102からの処理に戻る。

0028

また上記ステップS104において、検出した音圧レベルがしきい値Lthを超えていると判断した場合、例えば、ペットロボット10に対して大声で驚かすような刺激を与えた場合(ステップS104のYes)、コーデック部12は、割込み信号を直接デバイス用CPU14へ出力する。

0029

この割込み信号を受けたデバイス用CPU14では、その直前にモータ駆動部15及びモータ駆動部15を介して動作させていた内容と、割込み信号に対応して予め設定されている動作内容とが、禁止される組み合わせから外れているかどうかにより、現動作状況から、例えば転倒等の事態を招くなど悪い影響を及ぼすことがないかどうかを判断する(ステップS107)。

0030

直前の動作内容と割込み信号で設定されている動作内容とが禁止される組み合わせであり、現動作状況から悪い影響を及ぼす可能性があると判断した場合(ステップS107のNo)、デバイス用CPU14は、上記コーデック部12からの割込み信号を無効であるものとして、上記ステップS105に進み、それまで実行していた動作を継続する。

0031

また上記ステップS107において、直前の動作内容と割込み信号で設定されている動作内容とが禁止される組み合わせではなく、現動作状況から悪い影響を及ぼす可能性はないと判断した場合(ステップS107のYes)、デバイス用CPU14は、それまで実行していた動作に代えて、上記コーデック部12からの割込み信号を有効として、予め設定されている動作、例えば、驚いて飛び跳ねたり、びっくり眼の表示等を実行するべく、モータ駆動部15により各ステッピングモータを回転駆動させたり、表示駆動部16により指示された表示内容で液晶表示パネルを表示駆動させたりする(ステップS108)。

0032

加えてデバイス用CPU14は、この割込み信号に対応した一時的な処理を実行したことをシステムCPU13に対して通知した上で(ステップS109)、再び次の音声入力に備えて、上記ステップS102からの処理に戻る。

0033

なお、上記コーデック部12からの割込み信号によりデバイス用CPU14が一時的に処理する動作内容に関しては、複数を設定可能とし、それらの中からランダムに1つの動作を選択するか、あるいはそれまで実行していた動作の直後で悪い影響を及ぼす可能性のない動作を優先的に選択するような制御を採るものとしても良い。

0034

以上詳述した如く上記実施形態によれば、周囲から与えられる刺激に対し、メインのCPUであるシステムCPU13での処理の負担を軽減しながら迅速な対応をとることが可能となる。

0035

また上記実施形態では、デバイス用CPU14に対してコーデック部12から割込み信号が送られてきた場合に、デバイス用CPU14はその直前まで実行していた動作内容と、割込み信号と対応付けて実行する動作内容との組み合わせから、ペットロボット10において、例えば姿勢が不安定となるなど悪い影響を及ぼす可能性があると判断した場合には、上記割込み信号の入力を無効にするものとしたので、外部からの過剰な刺激に対してペットロボット10の挙動を乱すように事態を未然に回避できる。

0036

さらに上記実施形態では、サブCPUであるデバイス用CPU14がコーデック部12からの割込み信号に対応して一時的な動作を実行した上で、メインCPUであるシステムCPU13に対して動作の実行内容を通知するものとしたので、ペットロボット10全体の動作制御を実行するシステムCPU13が、外部からの大きな刺激に対して一時的にデバイス用CPU14を主体として動作した後でも、その結果を常に把握しながら、次の制御に活用することが可能となる。

0037

なお上記実施形態では、ペットロボット10の電源を投入した起動時当初に、システムCPU13が上記コーデック部12での入力音声の大きさを判断するしきい値となる音圧レベルLthを設定するものとして説明したが、このような判断基準となるしきい値に関しては、ユーザが任意に設定できるものとしても良く、さらにはある程度の幅を持たせて、時間帯等により可変設定できるようにすることで、さらにペットロボット10としての動作に変化を持たせることができる。

0038

また上記実施形態では、ペットロボット10に与えられる外部からの刺激として、音声をマイクロホン11により入力してその音圧に反応する場合について説明したが、外部からの刺激を検出するにあたっては、音声に限らず、イメージセンサを用いた外部の映像加速度センサを用いた外力や姿勢、落下状態等、照度センサを用いた明るさ、温度センサ湿度センサを用いた外気の温度や湿度圧力センサを用いた外気圧操作圧水圧等、種々の外的刺激を検出することで、変化に富んだ動作を演出することができる。

0039

上記実施形態においては、メインCPUとサブCPUとを有するロボットに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、単独のCPUにおいても、制御対象となるロボット等の全体の動作を制御するプログラム領域と、個々の動作において末端側の複数のデバイスを駆動制御するプログラム領域とを区分して制御するようなプログラム構造を有するソフトウェアで動作する制御対象や、あるいは末端側の複数のデバイスそれぞれをマイクロプロセッサを用いて制御するようなマルチプロセッサの構造を有する制御対象等においても適用可能となる。

0040

なお上記実施形態では、コーデック部12において、外部からの刺激を判断して、割込み信号を送出するようにしたが、外部からの刺激を判断して、割込み信号を送出する手段をコーデック部12とは別に設けてもよい。

0041

さらに、本発明はロボットのみならず、外的刺激に反応して動作する各種電子機器においても同様に適用することができる。

0042

その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

0043

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[請求項1]
動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御装置であって、
上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第1の制御手段と、
上記第1の制御手段が出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御手段と、
を備え、
上記第2の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、デバイス制御装置。
[請求項2]
上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合に、上記割込み信号を発生する変換手段を備え、
上記第2の制御手段は、上記変換手段から出力される上記割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、請求項1記載のデバイス制御装置。
[請求項3]
上記変換手段は、上記センサの検知出力をデータ化して出力し、
上記第1の制御手段は、上記変換手段が出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する、請求項2記載のデバイス制御装置。
[請求項4]
上記第2の制御手段は、上記割込み信号の入力時直前に制御していた上記デバイスの動作内容に基づいて、上記割込み信号に対する動作の可否を判断する、請求項1乃至3いずれか記載のデバイス制御装置。
[請求項5]
上記第2の制御手段は、上記割込み信号の入力時直前に制御していた上記デバイスの動作内容に基づいて上記デバイスでの動作を制御した後、当該制御の内容を上記第1の制御手段に通知する、請求項1乃至4いずれか記載のデバイス制御装置。
[請求項6]
上記変換手段が上記割込み信号を出力する、センサデータに対する予め設定された条件は、任意に設定可能である、請求項2または3記載のデバイス制御装置。
[請求項7]
動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御方法であって、
上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第1の制御工程と、
上記第1の制御工程で出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御工程と、
を有し、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御工程で出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、デバイス制御方法。
[請求項8]
動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第1の制御手段と、
上記第1の制御手段で出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第2の制御手段と、
して機能させ、
上記第2の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第1の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、プログラム。

0044

10…ペットロボット
11…マイクロホン
12…コーデック部
13…システムCPU(メインCPU)
14…デバイス用CPU(サブCPU)
15…モータ駆動部
16…表示駆動部

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